Studium globálního kolísání klimatu metodami DPZ

Prezentace na téma: "Studium globálního kolísání klimatu metodami DPZ"— Transkript prezentace:

1 Studium globálního kolísání klimatu metodami DPZ
Příčiny kolísání klimatu Globální změny Důsledky kolísání klimatu Info

2 Příčiny kolísání klimatu
Přírodní Lidské

3 Přírodní faktory ovlivňující klima
Vnější (exogenní) Pohyb Slunce v Galaxii Kolísání sluneční aktivity Srážky s asteroidy Změny vzdálenosti Slunce – Země Pohyby zemské osy Vnitřní (endogenní) Změny magnetického pole Změny v rozložení pevnin a oceánů, tektonické aktivity Změny přirozené propustnosti atmosféry Vlivy mořských proudů Sopečná činnost

4 Lidské aktivity ovlivňující klima
Znečišťování atmosféry – skleníkové plyny, freony, aerosoly Výstavba obydlí, komunikací apod. Regulace řek, stavba umělých nádrží Znečišťování řek, jezer, oceánů Změny původní vegetace Hnojení, zavlažování

5 Důsledky kolísání klimatu
Změny: teploty oceánů, zemského povrchu a atmosféry, množství srážek a rozložení srážkové činnosti, oblačnosti, atmosférické cirkulace, množství dopadajícího slunečního záření, Zemí vyzařovaného a odraženého záření, hladiny oceánů, oceánské cirkulace.

6 Důsledky kolísání klimatu
Změny: ledové a sněhové pokrývky, permafrostu, biologické produkce fenologických cyklů. Narušení potravinového řetězce Zvýšené nebezpečí požárů Zvýšení intenzity a periody některých jevů, např: El Niňo jižní oscilace nebo Severoatlantické oscilace

7 Dálkový průzkum Země Organizace Technické informace /

8 Technické informace Současný systém družic Dělení podle: dráhy oběhu
zdroje pozorovaného záření částí zaznamenávaného spektra

9 Základní systémy meteorologických a výzkumných družic podle dráhy oběhu
Satelity s polární dráhou Satelity s geostacionární dráhou Výzkumné a vývojové (Research and Development - R&D)

10 Základní systémy meteorologických a výzkumných družic podle dráhy oběhu
Rotace Země Satelity s polární dráhou Satelity s geostacionální dráhou

11 Satelity s polární dráhou
Pohybují se v nižších výškách ( km) oproti geostacionárním družicím Směřují od pólu k pólu, ale jejich dráha je od nich lehce odkloněna severozápadním směrem Dráha jejich pohybu je přibližně vertikální, horizontální posun se děje rotací Země Zemi obíhá několikrát za den a je vždy ve stejnou dobu nad stejným místem zemského povrchu Např. družice POES (NOAA) a METOP (Eumetsat)

12 Satelity s geostacionární dráhou
Krouží kolem rovníku rychlostí zemské rotace Zůstávají neustále nad stejným místem zemského povrchu Krouží ve výšce km, která je dostatečná pro snímání povrchu celé polokoule Např. satelity GOES agentury NOAA a MSG společnosti METEOSAT

13 Výzkumné a vývojové družice
Jsou klíčové pro výzkum jednotlivých složek krajinné sféry Příkladem jsou Družice Aqua, Aura, Terra, CloudSat, nebo budoucí Orbitální uhlíková laboratoř (OCO) Tvoří síť satelitů, např. tzv. A-train A-train: formace satelitů které vzájemně spolupracují, např. na výzkumu atmosféry

14 Systém družic podle zdroje pozorovaného záření
Pasivní Přímé Nepřímé Zdrojem záření je odražený sluneční paprsek (přímé) Nebo samotná Země (nepřímé) Aktivní Zdrojem záření je samotná družice Vysílá paprsek který se odrazí od zemského povrchu

15 Družice podle zdroje záření
Pasivní přímé Pasivní nepřímé Aktivní

16 Části spektra využitelné pro DPZ
Důsledkem odlišného odrazu, pohlcování a rozptylu záření atmosférou a různými povrchy Země se využívá v DPZ snímání v jednotlivých částech spektra: UV záření – 0,1 až 0,4 μm Viditelné spektrum – 0,4 až 0,7 μm Infračervené spektrum – 0,7 až 3 μm Tepelné spektrum – 3 až μm 1mm

17 UV záření – 0,1 až 0,4 μm K zemskému povrchu je propuštěna pouze malá část tohoto záření UV záření je pohlcováno ozonem Proto se používá zejména pro monitorování ozonové vrstvy Vyhledávání ložisek minerálů Částečně pro pozorování oceánů

18 Viditelné spektrum – 0,4 až 0,7 μm
Neprochází oblačností a mlhou Lze zaznamenávat pouze v denních hodinách Velký rozptyl a pohlcování – ztráta kontrastu Prochází vodním sloupcem – zkoumání fyzikálních i biologických vlastností vodních objektů Snímání povrchu Země

19 Infračervené spektrum – 0,7 až 3 μm
Odlišení druhu vegetace Zjišťování zdravotního stavu vegetace Mapování ledu a sněhu Pozorování oblačnosti Geologické studie

20 Tepelné spektrum – 3 až μm 1mm
Využívá se k: Zjišťování povrchové teploty oceánů, půdy Odhadům radiační bilance Lokalizaci a sledování požárů Lokalizaci termálních pramenů Pozorování vulkánů A jiné

21 Satelitní operátoři a organizace zaměřené na studium klimatu
NASA WMO UNEP IPCC UNFCC NOAA ESA EUMETSAT JAXA

22 NASA Národní úřad pro letectví a vesmír
NASA má svůj vlastní výzkumný program klimatu: Earth Science Enterprise (ESE) a jeho klíčový prvek: Pozorovací systém Země (EOS) Družice provozované agenturou NASA

23 Družice provozované agenturou NASA
ERBS – ozonová vrstva EartProbe – záření, albedo LANDSAT – snímky zemského povrchu QuickScat – rychlost větru Terra – pokrytí země, záření, atmosféra IceSat – stav ledové a sněhové pokrývky Aura – chemie a dynamika atmosféry Cloudsat – vertikální složení oblaků Aqua – vliv oceánů na klima

24 NOAA Národní úřad pro oceán a atmosféru
Satelity s polární dráhou POES s označením NOAA - stav vegetace, sněhová pokrývka, vlhkost vzduchu a jevy jako záplavy, požáry a písečné bouře Satelity s geostacionární dráhou GOES - výstraha před záplavami během bouří a při jarním tání sněhu, sněhová pokrývka a pod DMSP - oblačnost, led, sníh, vodní proudy, snímají povrchovou teplotu oceánů NPOESS - budoucí

25 ESA – Evropská vesmírná agentura
Living Planet – program na studium klimatu s částmi: Earth watch Earth Explorer Družice provozované agenturou NASA

26 Družice provozované agenturou ESA
ERS 1,2 Povrchová teplota oceánů, povětrností podmínky nad oceány, topografie, přírodní katastrofy ENVISAT Souvislé pozorování země, atmosféry, oceánů a ledové pokrývky

27 Ostatní operátoři Společnost EUMETSAT provozuje satelity Meteosat, nejnovější má název Meteosat druhé generace (MSG) Měří např. celkové záření na horní hranici atmosféry Japonská agentura JAXA provozuje satelity ADEOS. Měří např. sílu a směr větrů nad oceány, vyzařování Země apod.

28 Organizace zaměřené na studium klimatu
Světová meteorologická organizace (WMO), představuje základní složku pro současné i budoucí pozorovací systémy Tu doplňuje Program OSN na ochranu životního prostředí (UNEP) Pod tyto organizace patří většina výzkumných programů, např. Světový program výzkumu klimatu (WCRP) a jiné.

29 Mezivládní panel o klimatických změnách (IPCC) - jeho hlavní činností je předkládat v pravidelných intervalech odhad stavu změn podnebí. První zpráva byla dokončena v roce 1990 a měla zásadní vliv na inicializaci Mezivládního vyjednávacího výboru pro Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu (UNFCC), které byly přijaty v roce 1992 a vstoupily v platnost v roce 1994. Na základě jejich vyjednávání řada vlád souhlasila se smlouvu zvanou Kjótský protokol, který si klade za cíl snížení emisí skleníkových plynů.

30 Globální změny a kolísání klimatu
Atmosféra Teplota Hydrosféra Kryosféra Biosféra Pokrytí země

31 Atmosféra Atmosféra je směs plynů, kapalných a tuhých částic
Její složení se v posledních 150 letech výrazně změnilo v důsledku lidské činnosti Složení atmosféry ovlivňuje: Cirkulaci atmosféry Oblačnost a srážky Radiační bilanci

32 Změny některých látek v atmosféře za posledních 1000 let
Oxid uhličitý Oxidy dusíku Sulfátové aerosoly Metan

33 Změny ozonové vrstvy Základní přístroje na měření ozonu jsou The Total Ozone Mapping Spectrometer na družici Earth Probe, Ozone Monitoring Instrument na družici Aura a Global Ozone Monitoring Experiment od Evropské vesmírné agentury na družici ERS II Troposférický ozon se zvýšil o 4 % i více za poslední století V 80. letech se nejvyšší ztráty ozonové vrstvy blížili 60 % nad Antarktidou Celkově byla ozonová vrstva na severní polokouli během období 1997 – 2001 o 3 % nižší než před rokem 1980, a o 6 % nižší na jižní polokouli

34 Změny ozonu v Antarktidě

35 Atmosférická cirkulace
Atmosféra přenáší obrovské množství energie a částic. Umožňuje přesouvat částice z místa jejich vzniku do jiných míst, kde jsou ukládány nebo využity. Bez této produkce by látky vznikaly i zanikaly na stejném místě. Další významnou funkcí atmosférické cirkulace je vyrovnávání teplotních rozdílů.

36 Atmosférická cirkulace a DPZ
Atmosférickou cirkulaci můžeme analyzovat ze snímků rozložení a pohybu oblačnosti, pořízenými např. přístroji na družicích GOES a NOAA Na snímku vidíme oblačnost nad střední Evropou z družice NOAA

37 Atmosférická cirkulace a DPZ
K údajům o rozložení a pohybu oblačnosti se přidávají data o rychlosti a směru větru a teplotě povrchových vod. Na obrázku vidíme pohyb větru nad oceány z družice QuickScat

38 Změny atmosférické cirkulace
Změnou radiační bilance se mění tlakové rozdíly a rozložení tlakových útvarů, které pohání vzduchové hmoty Tropické cyklony získávají svou energii přeměnou tepla získaného z oceánů, proto se díky globálnímu oteplování může zvýšit jejich intenzita a perioda výskytu

39 Oblačnost a srážky – působení aerosolů
Aerosoly jsou atmosférické směsi obsahující kapalné a pevné částice různého složení a velikosti Působí jako kondenzační jádra, která mají vliv na formování oblačnosti Příkladem je pyl, mořská sůl a v poslední době zejména saze ze spalovacích procesů

40 Oblačnost a srážky – působení aerosolů
Aerosolové částice na sebe váží vodu a urychlují tak kondenzační proces Velké aerosolové částice prodlužují trvání bouřek a tak zvyšují množství srážek Malé částice naopak způsobují nižší srážky

41 Aerosoly a DPZ Snímek z družice Aura, který zobrazuje rozložení a množství aerosolových částic Na snímku zřetelně vidíme zvýšené množství aerosolových částic nad jihovýchodní Asií pocházející z antropogenní činnosti

42 Změny radiační bilance
Některé atmosférické částice a plyny rozptylují, pohlcují nebo odráží sluneční záření a záření emitované Zemí Mění se tak radiační bilance Působením aerosolových částic, vyšším výparem vlivem globálního oteplování nebo změnou vegetačního pokryvu se zvyšuje oblačnost

43 Změny radiační bilance
Tenká řídká oblaka ve vyšších výškách propouští sluneční záření a zároveň odráží část infračerveného záření ze Země. Tím ohřívá atmosféru a zemský povrch Hustá oblaka nízko nad zemí odráží sluneční záření a způsobují tak ochlazení

44 Změny teploty Zvyšování teploty je spojováno, kromě astronomických vlivů, s růstem skleníkových plynů v atmosféře, zejména oxidu uhličitého. Jeho množství se zvýšilo od poloviny 19. stol. z 280 ppm na současných 350 ppm. Podobně vysoké jsou koncentrace i jiných skleníkových plynů v atmosféře, např. CH4 a N2O.

45 Změny teploty Během 19. století se teplota planetární mezní vrstvy atmosféry zvýšila o 0,46 °C a během následujících 20. století to bylo o dalších 0,4 až 0,6 °C. Zvyšuje se i teplota oceánů, konkrétně 0,31 °C během sta let v hloubce 300 m. Zatím co teplota v troposféře roste, stratosféra se ochlazuje pravděpodobně díky úbytku stratosférického ozonu

46 Změny teploty a DPZ Na snímku vpravo jsou teplotní anomálie na jižní polokouli ve stratosféře pro rok 1999, vztažené k dlouhodobému průměru let 1979 – 98 Na Snímku vpravo jsou globální teplotní anomálie v troposféře pro rok 2004 vztažené k dlouhodobému průměru let 1951 – 80

47 Tepelné záření emitované Zemí – družice Terra
Změny teploty a DPZ Tepelné záření emitované Zemí – družice Terra Na obrázku vidíme teplé oblasti Afriky a Pákistánu, stejně jako ovlivnění oblačností nad střední Afrikou a Indickým oceánem

48 Hydrosféra Oceánské proudy Hladina oceánů

49 Oceány a DPZ Při výzkumu oceánů se zjišťuje jejich teplota, salinita, výška hladiny, monitorují se oceánské proudy a jiné. Studiu oceánů se věnuje mise Aqua, Jason, OrbView-2, starší Topex/Poseidon, ale také TRMM nebo ruská OKEAN. Přispívají i družice zaměřené na jinou problematiku jako ICESat, tím že zkoumá vliv tání ledovců na zvýšení hladiny moří nebo družice GRACE z jejíž měření se vychází při sestavování map topografie oceánů.

50 Oceánské proudy Na obrázku vidíme teplý Golfský proud (červeně) z družice ERS Tento proud otepluje západní Evropu o 8 °C, při snížení jeho intenzity se západní část Evropy výrazně ochladí Intenzita Golfského proudu se od roku 1992 snížila o 30 %

51 Hladina oceánů Podle odhadů vzroste střední hodnota hladiny moří od roku 1990 do 2100 o 0,48 m Děje se tak táním ledovců a teplotní rozpínavostí vody Na horním obrázku vidíme souostroví Carteretových ostrovů Lié se odtud musí do dvou let vystěhovat díky zvyšující se hladině oceánu

52 Kryosféra Za posledních 30 let se plocha sněhové pokrývky snížila o 10 % zejména během jara a léta. V zimě nejsou pozorované významné změny Rychlost ústupu zalednění byla nejvyšší v letech 1993, 1995 a V roce 1998 byl rozsah ledů v Beaufortově moři o 25 % nižší než minimum za roky

53 Kryosféra Sněhová „čepice“ na nejvyšší hoře Afriky Kilimandžáro se formovala jedenáct tisíc let, k 80% úbytku stačilo jedno století Snímky pochází z družice LANDSAT Nahoře rok 1993, dole 2000

54 Změny v biosféře Řeky jsou obohacené o dusičnany z odpadů a zemědělské činnosti, které se dostávají do oceánů Dusičnany podporují růst řas, které spotřebovávají příliš kyslíku a vzniká hypoxie Na Zemi existuje 146 pobřežních tzv. mrtvých zón, kde vymírají mořští živočichové díky hypoxii. Regulací řek se do moří dostává méně sedimentů a tím i méně živin Na obrázku z družice Landsat vidíme snížené množství sedimentů Nahoře rok 1973, dole rok 2003

55 Změny v biosféře Přibližně 30 % pobřežních korálových útesů korály, kde je největší koncentrace bio-diverzity je dnes díky lidským zásahům v kritickém stavu Rozsah blednutí a umírání korálů je spojován se zvýšenou povrchovou teplotou moří. Vysoká teplota poškozuje řasy, kterých se pak korál zbavuje, což způsobuje jeho blednutí (spodní obrázek) Horní obrázek - pohled na korály z družice Landsat

56 Změny v biosféře S oteplováním souvisí i posuny ve fenologických fázích, zahrnující dřívější rozmnožování, dřívější návrat stěhovavých ptáků, dřívější rašení a kvetení rostlin, změny tradičních lovišť a s tím spojené narušení potravinového řetězce

57 Pokrytí Země S počtem obyvatel na Zemi se zvyšuje rozsah přeměněných ploch Změnou původního vegetačního krytu se mění radiační bilance Země, množství zadržené vláhy a tím evapotranspirace Dochází k degradaci půdy, zvyšuje se riziko požárů. Je ovlivněn cyklus důležitých prvků, např. uhlíku

58 Pokrytí Země Vývoj městské čtvrti Dallas-Fort Worth (Landsat 1974, 2003) V roce 1970 zde žilo obyvatel, v roce 1988 už to bylo a v roce 2002 počet obyvatel přesáhl 5,5 miliónů obyvatel

59 Informace o ovládání prezentace
Zpět na úvod prezentace O krok zpět Další Zpět o jednu úroveň Konec prezentace